package com.datastructure.avl;
//平衡二叉树:它是一棵空树或它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1，并且左右两个子树都是一棵平衡二叉树。平衡二叉树的常用实现方法有红黑树，AVL，替罪羊树，伸展树等
//注意添加节点的时候还要进行平衡二叉树的处理
public class AVLTreeDemo {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {4,3,6,5,7,8};
        // 创建一个AVLTree对象
        AVLTree avlTree = new AVLTree();
        // 添加结点
        for(int i=0; i < arr.length; i++){
            avlTree.add(new Node(arr[i]));
        }
        // 遍历
        System.out.println("中序遍历");
        avlTree.infixOrder();

        System.out.println("在没有平衡处理前～～");
        System.out.println("树的高度=" + avlTree.getRoot().height()); // 3
        System.out.println("树的左子树高度=" + avlTree.getRoot().leftHeight()); // 2
        System.out.println("树的右子树高度=" + avlTree.getRoot().rightHeight()); // 2
        System.out.println("当前的根结点=" + avlTree.getRoot()); //8
        System.out.println("根结点的左子结点 + " + avlTree.getRoot().left); //7
    }
}

// 创建AVLTree
class AVLTree {
    private Node root;

    public Node getRoot() {
        return root;
    }

    // 查找要删除的结点
    public Node search(int value){
        if(root == null){
            return null;
        } else {
            return root.search(value);
        }
    }

    // 查找父结点
    public Node searchParent(int value){
        if(root == null){
            return null;
        } else {
            return root.searchParent(value);
        }
    }

    // 编写方法：
    // 1. 返回以Node为根结点的二叉排序树的最小结点的值
    // 2. 删除node 为根结点的二叉排序树的最小结点
    public int delRightTreeMin(Node node){
        Node target = node;
        // 循环地向左查找左子节点，就会找到最小值
        while(target.left != null){
            target = target.left;
        }
        // 这时 target就指向了最小结点
        // 删除最小结点
        delNode(target.value);
        return target.value;
    }

    // 删除结点
    public void delNode(int value){
        if(root == null){
            return;
        } else {
            // 1.需求先去找到要删除的结点 targetNode
            Node targetNode = search(value);
            // 如果没有找到要删除的结点
            if(targetNode == null){
                return;
            }
            // 如果我们发现这棵二叉排序树只有一个结点
            if(root.left ==  null && root.right == null){
                root = null;
                return;
            }

            // 去找到targetNode的父结点
            Node parent = searchParent(value);
            // 如果要删除的结点是叶子结点
            if(targetNode.left == null && targetNode.right == null){
                // 判断targetNode 是父结点的左子结点，还是右子结点
                if(parent.left != null && parent.left.value == value){ // 是左子结点
                    parent.left = null;
                } else if (parent.right != null && parent.right.value == value){ // 是右子结点
                    parent.right = null;
                }
            } else if (targetNode.left != null && targetNode.right != null){ // 删除有两棵子树的结点
                int minVal = delRightTreeMin(targetNode.right);
                targetNode.value = minVal;
            } else { // 删除只有一棵子树的结点
                // 如果要删除的结点有左子结点
                if(targetNode.left != null){
                    if(parent != null) {
                        // 如果 targetNode 是parent 的左子结点
                        if (parent.left.value == value) {
                            parent.left = targetNode.left;
                        } else { // targetNode 是parent 的右子结点
                            parent.right = targetNode.left;
                        }
                    } else {
                        root = targetNode.left;
                    }
                } else { // 如果要删除的结点有右子结点
                    if(parent != null) {
                        // 如果targetNode 是parent 的左子结点
                        if (parent.left.value == value) {
                            parent.left = targetNode.right;
                        } else { // targetNode 是parent 的右子结点
                            parent.right = targetNode.right;
                        }
                    } else {
                        root = targetNode.right;
                    }
                }
            }
        }
    }
    // 像二叉排序树添加节点
    public void add(Node node){
        // 如果是一棵空树，则直接赋给root即可
        if(root == null){
            root = node;
        } else {
            root.add(node);
        }
    }
    // 中序遍历
    public void infixOrder(){
        if(root != null){
            root.infixOrder();
        } else {
            System.out.println("二叉排序树为空，不能遍历");
        }
    }
}

// 创建Node结点
class Node implements Comparable<Node> {
    int value; //结点权值
    Node left; // 指向左子结点
    Node right; //指向右子结点

    // 返回左子树的高度
    public int leftHeight(){
        if(left == null){
            return 0;
        }
        return left.height();
    }

    // 返回右子树的高度
    public int rightHeight(){
        if(right == null){
            return 0;
        }
        return right.height();
    }
    // 返回当前结点的高度，以该结点为根结点的树的高度
    public int height(){
        return Math.max(left == null? 0:left.height(),right == null ? 0 : right.height()) + 1;
    }

    // 左旋转方法
    private void leftRotate(){

        // 创建新的结点，以当前根结点的值
        Node newNode = new Node(value);
        // 把新的结点的左子树设置成当前结点的左子树
        newNode.left = left;
        // 把新的结点的右子树设置成当前结点的右子树的左子树
        newNode.right = right.left;
        // 把当前节点的值替换成右子结点的值
        value = right.value;
        // 把当前结点的右子树设置成当前结点右子树的右子树
        right = right.right;
        // 把当前结点的左子树（左子结点）设置成新的结点
        left = newNode;
    }

    // 右旋转方法
    private void rightRotate(){
        Node newNode = new Node(value);
        newNode.right = right;
        newNode.left = left.right;
        value = left.value;
        left = left.left;
        right = newNode;
    }
    // 写一个前序遍历
    public void preOrder(){
        System.out.println(this);
        if(this.left != null){
            this.left.preOrder();
        }
        if(this.right != null){
            this.right.preOrder();
        }
    }

    public Node(int value) {
        this.value = value;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "value=" + value +
                '}';
    }

    // 查找要删除的结点
    public Node search(int value){
        if(value == this.value){
            return this;
        } else if(value < this.value){
            // 如果左子结点为空
            if(this.left == null){
                return null;
            }
            return this.left.search(value);
        } else { // 如果查找的值不小于当前结点，向右子树递归查找
            if(this.right == null){
                return null;
            }
            return this.right.search(value);
        }
    }

    // 查找要删除的父结点

    /**
     * @param value 要找到的结点的值
     * @return 返回的是要删除的结点的父结点，如果没有就返回null
     */
    public Node searchParent(int value){
        if((this.left != null && this.left.value == value)||(this.right != null && this.right.value == value)){
            return this;
        } else {
            // 如果查找的值小于当前结点的值，并且当前结点的左子结点不为空
            if(value < this.value && this.left != null){
                return this.left.searchParent(value); // 向左子树递归查找
            } else if (value >= this.value && this.right != null){
                return this.right.searchParent(value); // 向右子树递归查找
            } else {
                return null; // 没有找到父结点
            }
        }
    }

    @Override
    public int compareTo(Node o) {
        // 表示从小到大排序
        return this.value - o.value;
    }

    // 添加结点的方法
    // 递归的形式添加结点，注意需要满足平衡二叉排序树的要求
    public void add(Node node){
        if(node == null){
            return;
        }

        // 判断传入的结点的值和当前子树的根结点的值关系
        if(node.value < this.value){
            // 如果左结点为空
            if(this.left == null){
                this.left = node;
            } else { // 如果不为空，递归地向左子树添加
                this.left.add(node);
            }
        } else { // 添加的结点的值大于当前结点的值
            // 如果右结点为空
            if(this.right == null){
                this.right = node;
            } else { // 如果不为空，递归增加
                this.right.add(node);
            }
        }

        // 当添加完一个结点后，如果:(左子树的高度-右子树的高度) > 1 , 右旋转
        if(leftHeight() - rightHeight() > 1){
            // 双旋转:如果它的左子树的右子树高度大于它的左子树高度
            if(left != null && left.leftHeight() < left.rightHeight()){
                // 先对当前结点的左结点（左子树）-> 左旋转
                left.leftRotate();
                // 再对当前结点进行右旋转
                rightRotate();
            } else {
                // 直接进行右旋转即可
                rightRotate();
            }
            return;
//            leftRotate();
        }

        // 当添加完一个结点后，如果:(右子树的高度 - 左子树的高度) > 1, 左旋转
        if(rightHeight() - leftHeight() > 1){
            // 双旋转:如果它的右子树的左子树的高度大于它的右子树的右子树的高度
            if(right != null && right.rightHeight() < right.leftHeight()){
                // 先对右子树进行右旋转
                right.rightRotate();
                // 然后对当前结点进行左旋转即可
                leftRotate();
            } else {
                // 直接进行左旋转即可
                leftRotate();
            }
            return;// 不能忘了写了
//            rightRotate();
        }
    }

    // 中序遍历
    public void infixOrder(){
        if(this.left != null){
            this.left.infixOrder();
        }
        System.out.println(this);
        if(this.right != null){
            this.right.infixOrder();
        }
    }

}

